3.2. Phân tích cấu trúc hệ cảm biến trên mô hình robot di động.
Robot di động muốn đạt được khả năng thông minh, linh hoạt ngoài việc có được những thuật toán tố ưu,việc thiết kế mô hình hoàn chỉnh về cơ khí và hệ thống điện tử đóng vai trò quan trọng. Để một hệ cảm biến cho robot hoạt động tốt, việc sắp xếp vị trí, gá đặt các cảm biến trên robot ảnh hưởng rất lớn đến độ làm việc chính xác. Hình 3.2 là mô hình của robot di động được thiết kế trên
phần mềm với một hệ cảm biến.
Hệ cảm biến được sắp xếp trên mô hình robot di động bao gồm : a. Cảm biến siêu âm.(số lượng sáu).
b. Cảm biến hồng ngoại.(số lượng sáu). c. La bàn số.(số lượng một).
d. Cảm biến nhiệt độ.
Trong mô hình thiết kế robot di động, cụm cảm biến siêu âm được thiết kế gá trên đế khung tròn phía trên của robot bằng tấm gá thếp chữ L. Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm là phát ra sóng siêu âm và nhận về để đo khoảng cách từ nó đến các vật cản, với hai đâu phát và thu.Việc chọn vị trí đặt cảm biến xung quanh đương bao tròn trên đế Robot theo mỗi một vị trí góc cảm biến là 30 với mục đích giúp chúng có thể phủ sóng siêu âm ra mọi hướng, từ đó robot có thể phát hiện và đo khoảng cách vật cản ở một góc rộng, linh hoạt hơn trong việc nhận diện có vật cản trong quá trình di chuyển.Cảm biến hồng
Cảm biến siêu âm Cảm biến hồng ngoại La bàn số CMP03 Cảm biến nhiệt độ
ngoại là dạng cảm biến ra có cặp led thu nhận, chức năng bao gồm phát hiện các vật cản hay có thể phát hiện theo những vạch màu trên đường đi, giúp robot di động có thể bám theo. Trên mô hình cụm cảm biến hồng ngoại cũng được gá đặt phía trên miếng gá chữ L của robot.
Với vị trí gá đặt cao nhất của cảm biến hồng ngoại giúp chúng có thể thu tín
hiệu hồng ngoại một cách dễ dàng hơn. Ngoài ra cụm cảm biến hồng ngoại có
tác dụng hỗ trợ cho cảm biến siêu âm đo khoảng cách từ robot tới vật thể, giúp tăng độ chính xác. Nhưng nhược điểm của loại cảm biến hồng ngoại đó là bị nhiễu từ những tác động môi trường xung quanh như ánh sáng ..v.v nên chúng ta cần có những biện pháp khắc phục như che tối bộ thu phát hay làm một mạch lọc từ. Trên mô hình thành phía sau gắn thêm hai cảm biến để phát hiện vật cản phía sau.
La bàn từ trường CMPS03 được được sử dụng trong robot di động với chức năng cao cấp là tính toán xác định hướng cho robot trong quá trình di chuyển, để la bàn từ trường có thể hoạt động một cách chính xác, thì vị trí đặt nó phải ở trên đính cao nhất và là trọng tâm của Robot. Tuy nhiên trong thực tế, do tính chất
hoạt động của cảm biến là theo nguyên lý nam châm nên nó cũng bị ảnh hưởng
rất nhiều từ các thiết bị khác trong Robot, thường không gây độ không chính xác.
Cảm biến nhiệt độ TPA81 là có khả năng phát hiệu những điểm nhiệt trong bán kính lớn nhất là 100 cm, dựa vào khả năng đó, em chọn vị trí đặt cảm biến ở trên nắp cao nhất của robot, đầu dò điểm nhiệt hướng theo chiều di chuyển.
Chương IV
Thiết kế, chế tạo tích hợp mạch điều khiển cho
hệ cảm biến
4.1. Xây dựng sơ đồ thuật toán và thiết kế mạch cảm biến cho robot di
động.
Bài toán dẫn hướng cho robot có thể chia làm 2 loại: bài toán toàn cục (global) và bài toán cục bộ (local), tùy theo môi trường làm việc của robot. Ở bài toán toàn cục, môi trường làm việc của robot đã biết trước và từ đó đường đi tránh vật cản được xác định. Trong bài toán cục bộ, môi trường làm việc của robot hoàn toàn chưa biết trước, hay chỉ biết một phần. Đối với bài toán này các cảm biến gắn trên robot sẽ phát hiện vật cản để điều khiển hệ thống dẫn hướng đưa robot đi từ điểm xuất phát tới điểm đích mà không chạm vào vật cản. Nội dung chương này tập trung giải quyết bài toán cục bộ.
Cảm biến siêu âm SRF06 và cảm biến hồng ngoại 0A41SK là dạng cảm biến đo khoảng cách tới các vật thể bằng việc phát ra sóng siêu âm rồi nhận tín hiệu về qua bộ phát và bộ thu. Do khả năng làm việc ổn định cảm biến siêu âm so với cảm biến hồng ngoại và công tắc hành trình, thuật toán tránh vật cản phụ thuộc nhiều vào cảm biến siêu âm.
Robot di động có khả năng tránh được vật cản cả3 hướng, tuy nhiên do đặc điểm di chuyển của robot là luôn chạy thẳng về phía trước cho nên ta quy định mức ưu tiên xử lí cho cả3 hướng. Khi xảy ra tình huống có vật cản ở nhiều hơn 1 hướng thì robot sẽ ưu tiên xử lí tránh ở hướng có mức ưu tiên cao nhất, và sau đó lần lượt tới mức thấp hơn. Quá trình dừng lại khi không còn phát hiện vật cản nào hết. Hình 4.1 miêu tả thuật toán rẽ nhánh của trường hợp tránh vật cản. Tùy vào hướng đến của vật cản mà robot sẽ lựa chọn tiếp tục đi thẳng, hay rẽ phải, rẽ trái.
Sơ đồ thuật toán của Robot:
Không có vật cản
Có vật cản